Summary

Bewertung von T Follicular Helper Cells und Germinal Center Response During Influenza A Virus Infection in Mice

Published: June 27, 2020
doi:

Summary

Dieses Papier beschreibt Protokolle zur Bewertung der Tfh- und GC-B-Antwort im Mausmodell einer Influenza-Virusinfektion.

Abstract

T Follicular Helper (Tfh) Zellen sind eine unabhängige CD4+ T-Zell-Untergruppe, die auf die Unterstützung bei der Entwicklung von Keimzentren (GC) und der Erzeugung von Antikörpern mit hoher Affinität spezialisiert ist. Bei einer Influenza-Virusinfektion werden robuste Tfh- und GC-B-Zellreaktionen induziert, um eine effektive Virusausrottung zu erleichtern, die ein qualifiziertes Mausmodell für Tfh-assoziierte Studien ermöglicht. In diesem Beitrag haben wir Protokolle zum Nachweis der grundlegenden Tfh-assoziierten Immunantwort während einer Influenzavirusinfektion bei Mäusen beschrieben. Zu diesen Protokollen gehören: intranasale Impfung des Influenzavirus; Durchflusszytometrie Färbung und Analyse von polyklonalen und antigenspezifischen Tfh-Zellen, GC-B-Zellen und Plasmazellen; Immunfluoreszenznachweis von GCs; enzymgebundenen Immunsorbent-Assay (ELISA) von Influenza-virusspezifischen Antikörpern im Serum. Diese Assays quantifizieren grundsätzlich die Differenzierung und Funktion von Tfh-Zellen bei Influenza-Virusinfektionen und helfen so bei Studien zur Aufklärung von Differenzierungsmechanismus und Manipulationsstrategie.

Introduction

In den letzten zehn Jahren konzentrierten sich zahlreiche Studien auf die neu identifizierte CD4+ T-Zell-Untermenge, Tfh-Zell-Submenge, für ihre wesentliche Rolle in der Entwicklung des Keimzentrums (GC) B. B-Zell-Lymphom 6 (Bcl6), das hauptsächlich als Genrepressor betrachtet wird, ist der Liniendefinierende Faktor von Tfh-Zellen für den Beweis, dass die ektopische Expression von Bcl6 ausreicht, um die Tfh-Differenzierung anzutreiben, während ein Mangel an Bcl6 zu einer verschwundenen Tfh-Differenzierung1,2,3führt. Im Gegensatz zu anderen CD4+ T-Helfer-Untergruppen, die ihre Effektorfunktion durch Migration zu den Entzündungsstellen ausführen, bieten Tfh-Zellen die B-Zellhilfe hauptsächlich in der B-Zell-Follikelzone von Milz und Lymphknoten. Die kostimulierenden Moleküle ICOS und CD40L spielen eine wichtige Rolle in der Interaktion zwischen Tfh- und GC-B-Zellen. Während der Tfh-Differenzierung überträgt ICOS notwendige Signale von kognaaten B-Zellen und fungiert auch als Rezeptor, der Migrationssignale von Bystander-B-Zellen für die B-Zellzonenlokalisierung4,5empfängt. CD40L ist ein Mediator von Signalen von Tfh-Zellen für B-Zellen Proliferation und Überleben6. Ein weiterer Faktor, der die ähnliche Rolle wie CD40L spielt, ist das Zytokin IL21, das hauptsächlich von Tfh-Zellen abgesondert wird. IL21 reguliert direkt die Entwicklung und Produktion von Gc B-Zellen entwicklung und Produktion von hochaffinen Antikörpern, aber seine Rolle bei der Tfh-Differenzierung ist immer noch umstritten7,8. PD-1 und CXCR5, die heute am häufigsten bei der Identifizierung von Tfh-Zellen in der Durchflusszytometrie-Analyse verwendet werden, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Differenzierung und Funktion dieser Teilmenge. CXCR5 ist der Rezeptor für B-Zell-Follikuläres Chemokin und vermittelt die Lokalisierung von Tfh-Zellen in B-Zellfollikel9. PD-1 ist nun nicht nur identifiziert, um die follikuläre Führungsfunktion zu haben, sondern auch kritische Signale im Prozess der GC B-Zellen Affinitätsreifung10zu übertragen. Basierend auf diesen Erkenntnissen könnte die Bewertung der Expression dieser Moleküle im Wesentlichen die Reifung und Funktion von Tfh-Zellen widerspiegeln.

GC ist eine induzierte transiente mikroanatomische Struktur in sekundären Lymphorganen und stark von Tfh-Zellen abhängig, was eine perfekte Auslesung zur Bewertung der Tfh-Antwort ist. In GC unterliegen B-Zellen nach dem Empfang von Signalen, die durch Zytokine und kostimulierende Moleküle vermittelt werden, Klassenumschaltungen und somatischer Hypermutation, um hochaffine Antikörper zu erzeugen11. Differential-Antikörper-Klassen-Switching tritt in Differential-Zytokin-Nische, in der IL4 und IL21 induzieren IgG1-Klasse Schalten, während IFN induziert IgG2-Klasse Switching12. Plasmazellen sind die Produzenten von abgesonderten Antikörpern und endlos differenzierte Zellen. Wie Tfh-Zellen ist die Entwicklung von B-Zellen in GC mit der dynamischen Expression vieler signifikanter Moleküle verbunden. Basierend auf der aktuellen Studie können GC B-Zellen als B220+PNA+Fas+ oder B220+GL7+Fas+ Zellen und Plasmazellen identifiziert werden, im Vergleich zu ihren Vorläufern, Downregulate Expression von B220 und upregulate CD138 Expression13. Darüber hinaus können beide Eigenschaften in der Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenzanalyse nachgewiesen werden, was eine angemessene Bewertung der GC-Reaktion ist.

Robuste zelluläre und humorale Reaktionen werden bei Influenza-Virus-Infektionen induziert, wobei Tfh- und Th1-Zellen die CD4+ T-Zellreaktion14dominieren, was sie zu einem perfekten Modell für die Tfh-Zelldifferenzierungsstudie macht. Influenza A/Puerto Rico/8/34 H1N1(PR8), ein häufig verwendeter mausangepasster Stamm, wird häufig in dieser Studie verwendet14,15,16. Hier beschreiben wir einige grundlegende Protokolle des Tfh-Studien-relevanten Assays bei Influenza-Virusinfektionen: 1) intranasale Impfung des PR8-Virus; 2) antigenspezifische Tfh-Zellen, GC B- und Plasmazellen und IL21-Nachweis mit Durchflusszytometrie; 3) histologische Visualisierung von GC; 4) Nachweis von antigenspezifischem Antikörpertiter im Serum mit ELISA. Diese Protokolle liefern die notwendigen Techniken für neue Forscher in Tfh-assoziierten Studien.

Protocol

Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee des Institut Pasteur of Shanghai, China, genehmigt. Alle Experimente wurden auf der Grundlage der vom Institutionellen Tierpflege- und Verwendungsausschuss genehmigten Tierprotokolle durchgeführt. HINWEIS: Virusinfektion von Mäusen und Isolierung von Organen sollten unter ABSL2 Zustand durchgeführt werden. 1. Impfung des PR8-Influenzavirus und Aufzeichnung des Mäusegewichts <o…

Representative Results

Charakterisierung der Morbidität der Maus bei Influenza-VirusinfektionenNach einer Influenza-Virusinfektion sind Mäuse aufgrund einer Krankheit weniger aktiv und anorexisch, was sich in einem schweren Gewichtsverlust widerspiegelt, einem häufig verwendeten Symptom zur Überwachung der Morbidität der Maus19. Wie in Abbildung 1agezeigt, begannen PR8-Virus-infizierte Mäuse an Tag 6 abzunehmen, erreichten am 8. Tag die höchste …

Discussion

Aufgrund der spezialisierten Rolle bei der Bereitstellung von B-Zell-Hilfe bei der Erzeugung von Hochaffinitätsantikörpern wurden Tfh-Zellen ausgiebig in den Mechanismen der Differenzierung und Manipulation untersucht, um neue Strategien für das Impfstoffdesign zu liefern. Influenza-Virus-Infektion induziert kräftige Tfh und GC B Zellen Reaktionen, so dass ein geeignetes Modell für dieses Forschungsfeld. In diesem Beitrag beschrieben wir Protokolle der Influenza-Virus-Infektion durch intranasale Inokulation, Bewertu…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken den Mitarbeitern der Durchflusszytometrieanlage, ABSL2-Anlage und SPF-Tieranlage des Institut Pasteur in Shanghai für ihre technische Hilfe und Beratung. Diese Arbeit wurde durch folgende Stipendien unterstützt: Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (XDB29030103), National Key R&D Program of China (2016YFA0502202), the National Natural Science Foundation of China (31570886).

Materials

Immunostaining of Tfh cells, NP-specific Tfh cells and Bcl-6
37% formaldehyde Sigma F1635
Anti-CD16/32 mouse Thermo Fisher Scientific 14-0161-86
APC-conjugated-IAbNP311-325 MHC class II tetramer NIH
Bcl-6 PE Biolegend 358504 clone:7D1
Biotin-CXCR5 Thermo Fisher Scientific 13-7185-82 clone: SPRCL5
CD4 Percp-eFluor 710 Thermo Fisher Scientific 46-0041-82 clone:GK1.5
CD44 eVolve 605 Thermo Fisher Scientifi 83-0441-42 clone:IM7
CD44 FITC Thermo Fisher Scientifi 11-0441-82 clone:IM7
CD62L FITC BD Pharmingen 553150 clone:MEL-14
ICOS BV421 Biolegend 564070 clone:7E.17G9
PD1 PE/Cy7 Biolegend 135216 clone:29F.1A12
Streptavidin BV421 BD Pharmingen 563259
Streptavidin PE BD Pharmingen 554081
Intracelluar staining of IL21
37% formaldehyde Sigma F1635
anti-human IgG Jackson ImmunoResearch Laboratories 109-605-098
Brefeldin A Sigma B6542
human FCc IL-21 receptor R&D System
ionomycin Sigma I0634
Live/Dead Fixable Aqua Dead Cell staining kit Thermo Fisher Scientific L34966
PMA Sigma P1585
Saponin MP 102855
GC B and plasma cells staining
B220 APC Thermo Fisher Scientific 17-0452-81 clone:RA3-6B2
CD138 PE BD Pharmingen 561070 clone:281-2
CD95 (FAS) PE/Cy7 BD Pharmingen 557653 clone:Jo2
IgD eFluor 450 Thermo Fisher Scientific 48-5993-82 clone:11-26c
PNA FITC Sigma L7381
Assay of HA-specific antibody titer with ELISA
PR8-HA Sino Biological 11684-V08H
BSA SSBC
Goat anti mouse Ig (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgM (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG1 (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2b (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2c (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
TMB Substrate Reagent Set BD Pharmingen 555214
Histology
Alexa Fluor 555-Goat-anti rat IgG Life Technology A21434
anti-mouse IgD Biolegend 405702
biotinylated PNA Vector laboratories B-1075
dilute Alexa Fluor 488-streptavidin Life Technology S11223
normal goat serum SouthernBiotech 0060-01
Pro-long gold antifade reagent Thermo Fisher Scientific P3630
STREPTAVIDIN/BIOTIN blocking kit Vector laboratories SP-2002

Referencias

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Wang, M., Huang, Y., Gu, W., Wang, H. Evaluation of T Follicular Helper Cells and Germinal Center Response During Influenza A Virus Infection in Mice. J. Vis. Exp. (160), e60523, doi:10.3791/60523 (2020).

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